Химия Контрольная

В ионообменной хроматографии компоненты смеси разделяются благодаря обратимому взаимодействию ионизирующих веществ с ионными группами сорбента.

Поддержание электронейтральности сорбента обеспечивается наличием ионообменных противоионов, которые находятся в непосредственной близости от поверхности. Ион введенного образца, который взаимодействует с фиксированным зарядом сорбента, обменивается с противоионом. Вещества с различным сродством к твердым зарядам разделяются на анионитах или на катеонитах. [11]

Аниониты имеют положительно заряженные группы на поверхности и сорбируют анионы из подвижной фазы. Каждый катионит содержит группы с отрицательным зарядом, которые взаимодействуют с катионами. Амфотерные (биполярные) ионообменники содержат в своей матрице как катионные, так и анионообменные группы. Эти ионообменники могут образовывать внутренние соли, которые диссоциируют при контакте с электролитами и связывают оба компонента. Амфотерные ионообменники могут быть легко регенерированы водой. [4]

Ионные растворы (водные растворы солей, кислот и оснований) используют в качестве PF в ионообменной хроматографии, т.е. систем растворителей с высокой диэлектрической проницаемостью и способностью ионизировать соединения. Как правило, работают с буферными растворами, которые поддерживают определенные значения pH.

Во время хроматографического разделения ионы аналита конкурируют с ионами, содержащимися в элюенте, и пытаются взаимодействовать с противоположно заряженными группами сорбентов. Отсюда следует, что ионообменная хроматография может быть использована для разделения любых соединений, которые могут быть ионизированы любым способом.

Ионообменная хроматография рекомендуется для разделения высокополярных веществ, которые невозможно проанализировать методом ГЖХ без превращения в производные. Такие соединения включают аминокислоты, пептиды, гетероциклические основания и углеводы.

Флуоресценция нашла широкое применение в различных прикладных биологических и биомедицинских исследованиях. Это физическое явление, сутью которого является кратковременное поглощение кванта света флуорофором (флуоресцентным веществом) с последующим быстрым излучением другого кванта со свойствами, отличными от оригинала [2].

Принцип, лежащий в основе флуоресценции, заключается в том, что флуоресцентный фрагмент содержит электроны, которые могут поглощать фотон и кратковременно переходить в возбужденное состояние, прежде чем либо рассеивать энергию без излучения, либо излучать ее в виде фотона , но с меньшей энергией, т. е. с большей длиной волны ( длина волны и энергия обратно пропорциональны). 

Разница в длинах волн возбуждения и излучения называется стоксовым сдвигом, а время, которое требуется возбужденному электрону для излучения фотона, называется временем жизни . Квантовый выход является показателем эффективности красителя (это отношение испущенных фотонов на поглощенный фотон), а коэффициент экстинкции – это количество света, которое может быть поглощено флуорофором.

 Как квантовый выход, так и коэффициент экстинкции специфичны для каждого флуорофора и, умноженные вместе, вычисляют яркость флуоресцентной молекулы.

Многие области биофизики, молекулярной и клеточной биологии возникли и развиваются благодаря внедрению новых методов, основанных на флуоресценции. Стоит привести несколько примеров.

Для биофизиков флуоресценция является быстрым и чувствительным методом изучения структуры, динамики и функций биологических макромолекул – нуклеиновых кислот и белков [4].

Благодаря работе Сэнгера, метод секвенирования ДНК был значительно улучшен во второй половине 1980-х годов благодаря введению флуоресцентного детектирования. Важным следствием этого была высокая скорость и надежность секвенирования. Метод также был автоматизирован [5].

Это открыло техническую возможность выполнения большого (по шкале времени) секвенирования и позволило начать проект генома человека в начале 1990-х годов. Хотя секвенирование Сангера практически не используется, флуоресценция продолжает использоваться для следующего поколения методов секвенирования ДНК [8].

Ионообменная хроматография основана на обратимом стехиометрическом обмене ионов, находящихся в растворе, на ионы, входящие в состав ионообменника.

Методы ионообменной хроматографии используют преимущественно для разделения ионов. Количественные определения компонентов после разделения могут быть выполнены любым подходящим методом.

Простейшая методика ионообменного разделения состоит в поглощении компонентов смеси ионитом и последовательном элюировании каждого компонента подходящим растворителем.

Методами ионообменной хроматографии определяют очень многие анионы в питьевой и технической воде, в продуктах технологической переработки в пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. 

Методами ионообменной хроматографии определяют главным образом катионы щелочных и щелочноземельных металлов, а также органические катионы замещенных солей аммония.

Флуоресценция – это свойство, при котором свет поглощается и излучается в течение нескольких наносекунд (около 10 нс) при более низкой энергии (более высокая длина волны), тогда как биолюминесценция представляет собой биологическую хемилюминесценцию , свойство, при котором свет генерируется в результате химической реакции фермента на субстрата. 

Фосфоресценция является свойство материалов поглощать свет и испускать энергетические несколько миллисекунд или более позднее (из - за запрещенные переходы в основном состояние в виде триплетного состояния в то время как флуоресценция происходит в возбужденных синглетных состояниях ). До недавнего времени не был применим к исследованиям в области наук о жизни из-за размера неорганических частиц. 

Однако граница между флуоресценцией и фосфоресценцией не является четкой, поскольку комплексы переходный металл-лиганд, которые объединяют металл и несколько органических фрагментов, имеют длительное время жизни, вплоть до нескольких микросекунд (поскольку они показывают смешанные синглет-триплетные состояния).